JPH09174402A - ノッチ付ワークの外周面研削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークのノッチの部分の研削加工の精度を向
上させるとともに、砥石の寿命を延ばす。 【解決手段】 砥石支持機構４０の上下スライド４４
を、微調整ボルト４２を回転させることによって高さ位
置を定め、ボルト５２によって砥石軸ホルダ３５に固定
する。ハウジング４４に支持体４９を回転自在に設け
る。砥石３４の第１の支持軸３４ｄを、砥石回転駆動機
構３６のスピンドル３７に固定する。砥石３４の第２の
支持軸３４ｅを支持体４９の穴４９ｃに嵌着する。砥石
３４の研削溝３４ｂをワークＷのノッチに係合させるこ
とにより面取を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、硬脆材であるシリ
コンウェハ等のワークを加工する装置に関し、より詳し
くはＶノッチを有するシリコンウェハの外周面に面取加
工を施す装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ＬＳＩの基板となるシリコンウェ
ハは通常、略円板状を有している。このシリコンウェハ
の外周には、方位の基準位置であるオリエンテーション
フラット（ＯＦ）と呼ばれるカット部分、あるいはＶノ
ッチと呼ばれる小さなＶ溝が設けられる。シリコンウェ
ハの外周は、角部が損傷するのを防止するため面取加工
が施される。Ｖノッチ付のシリコンウェハの外周におい
て、Ｖノッチの近傍の曲率半径は他の部分よりも小さい
ため、Ｖノッチ付のシリコンウェハの場合、Ｖノッチ以
外の部分の面取を行うための砥石と、Ｖノッチの面取を
行うための砥石とを、別々に用いなければならない。こ
れらの砥石は従来、回転駆動源に連結される部分とは反
対側の端部は自由端である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところがＶノッチ用の
砥石は径が小さいため、剛性が小さく、Ｖノッチの研削
加工において端部が撓みやすい。したがって、Ｖノッチ
の面取加工の精度が十分ではなくなり、また砥石の寿命
に一定の限界があった。

【０００４】本発明は、ノッチを有するワークの外周面
の研削において、ノッチの部分の研削加工の精度を向上
させるとともに、砥石の寿命を延ばすことができるノッ
チ付ワークの外周面研削装置を提供することを目的とし
ている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るノッチ付ワ
ークの外周面研削装置は、ノッチを有するワークを保持
する手段と、軸心回りに回転自在に支持され、ノッチの
外周面を研削する砥石と、この砥石の一方の端面に設け
られ、軸心方向に突出する支持軸と、砥石の他方の端面
に設けられた支持部と、支持軸が連結され、砥石を軸心
回りに回転させる回転駆動機構と、支持部を支持する砥
石支持機構とを備えたことを特徴としている。

【０００６】砥石支持機構と、支持部が係合する穴を有
する回転支持部材と、この回転支持部材を回転自在に支
持するハウジングとを備えることが好ましい。ハウジン
グと回転支持部材の間に、この回転支持部材を砥石の方
向に付勢するスプリングが設けられてもよい。また、ハ
ウジングは、回転駆動機構が設けられる砥石軸ホルダに
昇降自在に取り付けらてもよい。この場合、ハウジング
が固定部材によって砥石軸ホルダに固定されてもよい。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を説
明する。図１は、本発明の一実施形態を用いた外周面研
削装置を示す側面図、図２はこの外周面研削装置の平面
図である。

【０００８】これらの図において、支持台１０には、シ
リコンウェハ等の硬脆材製のワークＷを、その軸心周り
に回転させるワーク回転機構１１が設けられている。ワ
ークＷは回転機構１１の先端に設けられたワークテーブ
ル１２に保持され、回転機構１１に対して着脱自在であ
る。ワーク回転機構１１は、支持台１０内に設けられた
サーボモータ（図示せず）によって例えば１分間に２回
転程度の速度で回転駆動される。ワークＷは、円弧部Ｐ
とＶノッチＮとからなる。

【０００９】ワーク回転機構１１に近接した部位にはカ
ム支持機構１３が設けられ、カム支持機構１３の先端に
は円板状のマスターカムＭが取り付けられている。カム
支持機構１３の両側にはそれぞれ移動台２１が設けら
れ、各移動台２１は支持台１０において、Ｘ方向（図１
および図２の矢印Ｘ方向）と、Ｘ方向に直交するＹ方向
（図２の矢印Ｙ方向）に移動自在である。Ｘ軸モータ２
２は移動台２１をＸ方向に変位させるため、Ｙ軸モータ
２３は移動台２１をＹ方向に変位させるために、設けら
れている。移動台２１には、マスターカムＭに係合可能
な倣いローラＲが回転自在に取り付けられている。

【００１０】移動台２１の側面には砥石軸ヘッド３１が
設けられ、この砥石軸ヘッド３１は移動台２１に対し
て、Ｘ方向およびＹ方向に直交するＺ方向（図１の矢印
Ｚ方向）に移動自在である。移動台２１には、砥石軸ヘ
ッド３１をＺ方向に変位させるためのＺ軸モータ２４が
設けられている。

【００１１】砥石軸ヘッド３１には、ワークＷの外周面
の円弧部Ｐを面取加工するための第１の砥石３２と、こ
の砥石３２を軸心回りに回転駆動する第１の砥石回転駆
動機構３３が設けられている。

【００１２】また砥石軸ヘッド３１には、ワークＷのＶ
ノッチＮの近傍を面取するための第２の砥石３４と、こ
の砥石３４を軸心回りに回転させるための機構が設けら
れている。すなわち、砥石軸ヘッド３１の側面には砥石
軸ホルダ３５が取り付けられ、砥石軸ホルダ３５の下端
には、砥石３４を軸心回りに回転駆動する第２の砥石回
転駆動機構３６が設けられている。

【００１３】図３に示すように、砥石３４は砥石回転駆
動機構３６のスピンドル３７に固定され、スピンドル３
７は砥石軸ホルダ３５の上面に設けられたモータ３８
（図１および図２参照）によって回転駆動される。図４
に示すように砥石３４の本体３４ａの外周面には、ワー
クＷのノッチＶを面取加工するための第１および第２の
研削溝３４ｂ、３４ｃが形成され、面取加工において、
これらの研削溝３４ｂ、３４ｃの一方が用いられ、他方
は予備である。砥石３４の上面にはスピンドル３７に連
結される第１の支持軸３４ｄが形成され、砥石３４の下
面には、砥石支持機構４０によって支持される第２の支
持軸３４ｅが形成されている。第１および第２の支持軸
３４ｄ、３４ｅは砥石３４の軸心に沿って延びている。

【００１４】第１の支持軸３４ｄは本体３４ａよりも若
干小さい外径を有している。第２の支持軸３４ｅの外径
は本体３４ａの外径の数分の１程度であるが、これに代
え、第２の支持軸３４ｅの外径を本体３４ａの外径より
も大きく成形してもよい。

【００１５】図５は砥石支持機構４０の構造を示してい
る。砥石支持機構４０の上下スライド４１は、砥石軸ホ
ルダ３５に設けられたフランジ３９に微調整ボルト４２
を介して取り付けられ、フランジ３９から鉛直下方に延
びている。上下スライド４１の下端には連結部４１ａが
形成され、連結部４１ａには、取付ボルト４３によって
ハウジング４４が固定されている。ハウジング４４には
収容室４５が形成され、この収容室４５には、円筒部材
４６が摺動自在に配設されている。円筒部材４６と収容
室４５の底部との間にはスプリング４７が設けられてい
る。円筒部材４６の内部には、軸受４８を介して回転支
持部材４９が回転自在に設けられている。換言すれば、
回転支持部材４９は円筒部材４６と軸受４８を介してハ
ウジング４４に回転自在に支持されている。回転支持部
材４９は円筒部材４６の上方に位置する円板４９ａと、
この円板４６ａの中心部から下方に延び、軸受４８によ
って支持される軸部４９ｂとを有し、また、その軸心部
には穴４９ｃが穿設されている。

【００１６】砥石３４の第２の支持軸３４ｅは回転支持
部材４９の穴４９ｃの先端に嵌着される。この嵌着構造
としては種々のものが可能であり、例えば、支持軸３４
ｅの先端と穴４９ｃの先端の断面形状をそれぞれ四角形
としてもよいが、後述するように回転支持部材４９はス
プリング４７のバネ力を受けるため、支持軸３４ｅと穴
４９ｃの断面形状は共に円形であってもよい。

【００１７】砥石ホルダ３５には、目盛りが記入された
目盛り板５１が設けられ、上下スライド４１には、砥石
支持機構４０の砥石ホルダ３５に対する相対位置を示す
ためのマークＳが設けられている。マークＳは目盛り板
５１の目盛りを指している。上下スライド４１は、微調
整ボルト４２の回動させることによって昇降変位し、そ
の上下位置が微調整される。上下スライド４１に形成さ
れた長穴（図示せず）には固定ボルト５２が挿通してお
り、この固定ボルト５２のネジ部は砥石ホルダ３５に螺
合している。したがって固定ボルト５２を緩めた状態
で、微調整ボルト４２を回動して上下スライド４１を上
下位置が調整され、固定ボルト５２を締めつけることに
よって上下スライド４１は砥石ホルダ３５に一体的に固
定される。この固定位置はスプリング４７が所定のバネ
力を発生するように定められる。すなわち、回転支持部
材４９はスプリング４７によって砥石３４の方向に付勢
され、砥石３４は回転支持部材４９によって軸方向の力
を受けることとなり、回転時に軸心からずれることが防
止される。

【００１８】ハウジング４４の下部の略中央には、潤滑
剤供給口５３が形成されている。潤滑剤供給口５３は収
容室４５内に潤滑剤（油）を含んだ圧縮空気を供給する
ために設けられ、この潤滑剤は回転支持部材４９の主に
軸受４８に供給される。

【００１９】次に本外周面研削装置によるワークＷの面
取加工を説明する。この面取加工に先立ち、ワークＷは
略円形に切削されるとともにＶノッチＮも成形されてい
る。

【００２０】まず２つの移動台２１が相互に接近する方
向に移動し、倣いローラＲがマスターカムＭに接触した
位置で停止する。そして、第１の砥石回転駆動機構３３
が駆動され、図１および図２において右側に位置する粗
研削用の砥石３２が高速回転し、ワークＷの円弧部Ｐの
面取加工が開始される。この時、ワークＷはマスターカ
ムＭとともに低速で回動し、倣いローラＲはマスターカ
ムＭに係合する。したがってワークＷの外周面は、マス
ターカムＭの形状に一致するように研削される。粗研削
された円弧部Ｐが、図１および図２において左側に位置
する精研削用の砥石３２に近づくと、この砥石３２が高
速回転し、円弧部Ｐの精研削が行われる。この円弧部Ｐ
の面取加工は、基本的に、実開平７−６４４号公報に記
載されたものと同じであるので、詳細な説明は省略す
る。

【００２１】円弧部Ｐの面取加工が完了した後、ワーク
Ｗは、ＶノッチＮが図６において符号Ａで示すように原
点位置に来るように位置決めされれる。この時のＶノッ
チＮの向きは、例えば、図２において下方である。次い
でワークＷは、符号Ｂで示すように反時計方向に約４５
度回転変位する。そして粗研削用の砥石３４（図１およ
び図２中、右側の砥石）がワークＷに接近し、Ｖノッチ
Ｎが粗研削される。

【００２２】次にワークＷは、図７において符号Ｃで示
す状態から時計方向に約９０度回転変位し、ＶノッチＮ
は精研削用の砥石３４（図１および図２中、左側の砥
石）側を向く。そして精研削用の砥石３４がワークＷに
接近し、ＶノッチＮが精研削される。

【００２３】図８はＶノッチの面取加工における第２の
砥石３４の動きを示す図である。原点位置にある砥石３
４は高速回転しつつ直線に沿って移動し、ワークＷの
外周に接近する。砥石３４は曲線に沿って移動し、ワ
ークＷに当接する。砥石３４が曲線と曲線に沿って
移動することにより、Ｖノッチの角部Ｎ１が研削され、
砥石３４が直線、に沿って移動することにより、Ｖ
ノッチの溝部Ｎ２が研削される。そして、砥石３４が曲
線と直線に沿って移動することにより、Ｖノッチの
角部Ｎ３が研削される。次いで砥石３４は直線に沿っ
て移動し、原点位置に復帰する。

【００２４】以上のように本実施形態によれば、第２の
砥石３４の下端が回転支持部材４９によって支持される
ので、ワークＷの面取加工時に、砥石３４が撓むことは
ない。したがってノッチの部分の研削加工の精度が向上
し、また砥石３４の寿命を延ばすことができる。

【００２５】図９は、砥石３４の他の例を示すものであ
る。この砥石３４は、図４の例と同様に、第１および第
２の研削溝３４ｂ、３４ｃを有する本体３４ａを備えて
いるが、砥石回転駆動機構３６および砥石支持機構４０
との連結構造が異なる。すなわち砥石回転駆動機構３６
に連結される支持軸３４ｄは本体３４ａから上方に延び
ているが、この支持軸３４ｄから下方に延びる取付け軸
３４ｆは本体３４ａの内部を貫通して本体３４ａの下面
の近傍に達し、取付け軸３４ｆの先端の下面には凹部３
４ｇが形成されている。この凹部３４ｇは砥石支持機構
４０（図５参照）に設けられた突起（図示せず）が嵌合
され、この突起を介して砥石３４が回転駆動される。

【００２６】なお、砥石支持機構４０の構造はあくまで
も一例であり、回転支持部材４９はハウジング４４の間
に設けられたスプリング４７は、空気圧シリンダ装置等
のような流体圧を利用した装置に置き換えてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ノッチを
有するワークの外周面の研削において、ノッチの部分の
研削加工の精度を向上させるとともに、砥石の寿命を延
ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を用いた外周面研削装置を
示す側面図である。

【図２】図１に示す外周面研削装置の平面図である。

【図３】砥石が砥石回転機構のスピンドルと砥石支持機
構によって保持された状態を示す正面図である。

【図４】砥石を示す正面図である。

【図５】砥石支持機構を示す部分断面図である。

【図６】ワークの円弧部の粗研削時におけるワークの位
置を示す図である。

【図７】ワークの円弧部の精研削時におけるワークの位
置を示す図である。

【図８】ワークのＶノッチの面取加工おける砥石の動き
を示す図である。

【図９】砥石の他の例を示す部分断面図である。

【符号の説明】

３４ 第２の砥石 ３４ｂ 第１の支持軸 ３４ｃ 第２の支持軸 ３６ 砥石回転駆動機構 ４０ 砥石支持機構 ４４ ハウジング Ｎ ノッチ Ｗ ワーク

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノッチを有するワークを保持する手段
   と、軸心回りに回転自在に支持され、前記ノッチの外周
   面を研削する砥石と、この砥石の一方の端面に設けら
   れ、軸心方向に突出する支持軸と、前記砥石の他方の端
   面に設けられた支持部と、前記支持軸が連結され、前記
   砥石を軸心回りに回転させる回転駆動機構と、前記支持
   部を支持する砥石支持機構とを備えたことを特徴とする
   ノッチ付ワークの外周面研削装置。
2. 【請求項２】 前記砥石支持機構が、前記支持部が係合
   する穴を有する回転支持部材と、この回転支持部材を回
   転自在に支持するハウジングとを備えたことを特徴とす
   る請求項１に記載のノッチ付ワークの外周面研削装置。
3. 【請求項３】 前記ハウジングと回転支持部材の間に、
   この回転支持部材を前記砥石の方向に付勢するスプリン
   グが設けられることを特徴とする請求項２の記載のノッ
   チ付ワークの外周面研削装置。
4. 【請求項４】 前記ハウジングが、前記回転駆動機構が
   設けられる砥石軸ホルダに昇降自在に取り付けられるこ
   とを特徴とする請求項２に記載のノッチ付ワークの外周
   面研削装置。
5. 【請求項５】 前記ハウジングが固定部材によって前記
   砥石軸ホルダに固定されることを特徴とする請求項４に
   記載のノッチ付ワークの外周面研削装置。